穿戴式外骨骼機器人的發展契機

刊登日期:2016/2/5
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穿戴式外骨骼機器人(Wearable Robotic Exoskeleton)是一種透過精密機械裝置,協助人體完成動作的裝置,它結合了外骨骼擬人技術和資訊控制技術,涉及生物運動學、機器人學、資訊科學、人工智能等跨領域知識。受制於高度符合人體動作的準確度、運動意圖判斷、電池供給、結構材料(輕型、堅固、有彈性)、控制策略等要素。國際市場上現今多屬於初期發展階段。

工研院開發的外骨骼行動輔具機器人設備,目前是屬於下肢矯具系統,經過近年的研製發展,歷經產品初期投資成本較高的階段,已可協助廠商縮短產品商品化上市的時間,相關產品也已打入日本市場。台灣傳統機電業者若要在此基礎上轉型朝高值化產品發展,可說是已具備某種程度的產業優勢,且亦有提升產業產品附加價值、擺脫代工微薄的獲利模式,這是台灣相關產業邁向高附加價值產品的契機。

穿戴式外骨骼機器人
目前世界上主要生產可穿戴式機器人的公司有4家,分別是日本的 Cyberdyne、美國的 Ekso Bionics(EKSO)、Argo ReWalk Robotic 以及紐西蘭的 Rex Bionic。Cyberdyne 擁有獨特的人機反饋,Ekso Bionics(EKSO) 在歐美市場布局廣泛。相較於 ReWalk Robotic,Cyberdyne 和 Rex Bionic 可以實現脫離枴杖行走,而 ReWalk Robotic 將推出的 ReWalk Q 產品也將實現不必使用枴杖;ReWalk Robotic 可說是目前相當具規模的一家公司。前身為以色列 Argo Medical Technologies,後來將總部遷移至美國,2012 年通過美國食品藥品管理局(Food and Drug Administration;FDA)以及2014年6月通過歐洲藥監局EU的審批,已可以在北美和歐洲地區出售,它是全球第一個 FDA 認證的外骨骼機器人醫材產品。

脊髓損傷患者的需求
根據 National Spinal Cord Injury StatisticalCenter(NSCISC)的資料顯示,脊髓損傷患者佔全球人口的千分之一,約 700萬人,每年增加人數為35萬人。輔助下肢行走之機器人用以協助脊損患者站立、獨立生活,重新面對社會及投入生產工作,據美
國食品藥品管理局(FDA)訊息顯示,美國脊髓損傷的患者大約有 20萬人,這對外骨骼機器人來說是一個很大的市場。



圖三、美國外骨骼機器人廠商Ekso Bionics之產品使用情境

美國Ekso Bionics,其產品已經獲得 FDA 的認證,可透過醫院進行銷售;亦在歐洲、美國、非洲設置超過 30個臨床研究/試驗場域,進行臨床研究。圖四是調研機構 Winter-Green Research 在 2014 年發佈全球復健機器人的市場規模統計(包括:復健機器人、主動式肢體輔助、機器人外骨骼等),市場規模將從 2013年的 4,300萬美元成長至 2020年的 18億美元。


圖四、全球復健機器人市場規模

台灣產業發展的契機
台灣的輔具代步器械產品具有一定的基礎地位,目前照護輔具產業以電動輪椅及電動代步車為最大宗,其相關製造廠商大部分來自於台灣中部地區,主要由於中部是傳統機械加工業重鎮,而電動輪椅、電動代步車業者大多由自行車及運動器材行業轉型而來,他們許多已有中國市場經營的經驗,廠商在基盤面已具有一定的能量,雖然台灣在傳統行動輔具市場擁有全球的高市佔率,但由於傳統行動輔具產品發展已相當成熟,且中國大陸廠商早已跨過技術門檻並以低成本優勢影響台灣出口貿易,中國大陸是市場也是戰場,台灣業者面臨到的是低價競爭的挑戰。面對這樣的劣勢,須……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:黃仲宏 /工研院產經中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」350期,更多資料請見下方附檔。

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